本實用新型涉及SCR催化劑，尤其涉及一種硝酸系前驅(qū)體SCR催化劑的工業(yè)化制備系統(tǒng)。

背景技術：

隨著能源消費的增長，大量石化燃料被消耗，導致氮氧化物的排放量不斷增加，對環(huán)境造成極大的破壞，因此富氧條件下NO_x的排放控制已成為目前環(huán)境脫硝催化劑和大氣污染控制技術領域中的一個研究熱點。

氨氣法選擇性催化還原技術被認為是當前NO_x消除的最有效的方法之一，其核心問題是脫硝催化劑的開發(fā)。

目前，工業(yè)化應用最為廣泛的是釩鈦鎢脫硝催化劑等釩系催化劑，其優(yōu)點主要體現(xiàn)為兩個方面：一是在釩系催化劑的使用溫度區(qū)間內(nèi)，釩系催化劑具有較好的脫硝抗硫性能；二是釩系催化劑的制備過程中，其本身的前驅(qū)體在煅燒過程中無廢氣產(chǎn)生，不需要特地進行廢氣處理，適合工業(yè)化大批量生產(chǎn)；其缺點也非常明顯：一是釩系催化劑的使用溫度范圍在320-420℃，而我國的非電力行業(yè)，包括焦化、水泥窯爐、玻璃窯爐以及工業(yè)鍋爐，其排煙溫度一般在150-250℃，如果采用釩系催化劑，需要將較低溫度的排煙加熱到較高的釩系催化劑使用溫度區(qū)間內(nèi)才能進行有效的無害化處理，加熱能耗高，加重了排煙無害化處理的負擔，因此高使用溫度的釩鈦類脫硝催化劑并不適合我國特有的煙氣狀況；二是釩系催化劑的活性組分為V₂O₅，該物質(zhì)對人體及環(huán)境都具有毒害作用，有悖于環(huán)境保護的初衷。

因此，開發(fā)一種具有較低的使用溫度，并且具有高性能抗水耐硫，以及對環(huán)境無毒的非釩系脫硝催化劑成為高校、科研及企業(yè)研究的重點。

目前，業(yè)內(nèi)也有一些針對上述研究方向的非釩系催化劑的專利申請，如專利200910219534.2公開了一種以硝酸鈰為前驅(qū)體制備鈰基低溫脫硝催化劑，在250-450℃下呈現(xiàn)出較高的脫硝性能；專利200910145015.6公開了一種以硝酸錳作為前驅(qū)體制備的低溫脫硝催化劑，在200-350℃其脫硝高達80％等等。

但是，目前這些硝酸系催化劑專利僅僅提供了實驗室的制備方法，尚處于學術研究階段，并沒有實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。而事實上，一是硝酸系催化劑的前軀體本身具備一定的腐蝕性，無法直接應用現(xiàn)有的釩系脫硝催化劑工業(yè)化生產(chǎn)裝置進行大批量的連續(xù)性制備；二是由于硝酸系催化劑在工業(yè)化生產(chǎn)過程中，必然會產(chǎn)生大量含有NOx氣體和硝酸銨物質(zhì)，而僅憑現(xiàn)有的氨氣法選擇性催化還原技術，無法對該類復合型尾氣進行徹底有效的治理，在長期生產(chǎn)過程中，會因為硝酸銨晶體大量附著在廢氣處理設備內(nèi)部造成管路堵塞，而管路清理時必須要對處于整個催化劑制備生產(chǎn)系統(tǒng)上游的煅燒窯等設備停機，設備的啟停能耗非常大，并且頻繁的啟停也會降低工業(yè)化生產(chǎn)的效率，并且造成設備故障隱患。上述種種原因，限制了該類硝酸系催化劑的工業(yè)化生產(chǎn)和應用。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種硝酸系前驅(qū)體SCR催化劑的工業(yè)化制備系統(tǒng)，該制備系統(tǒng)能夠應用于硝酸系前驅(qū)體SCR催化劑的大批量連續(xù)性工業(yè)化制備，并且結構簡單，運行穩(wěn)定，便于推廣。

本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種硝酸系前驅(qū)體SCR催化劑的工業(yè)化制備系統(tǒng)，其特征在于：所述工業(yè)化制備系統(tǒng)包括順序配置的計量秤，混料機，擠出機，烘干窯，煅燒窯，切割機，其中：

用于稱重原輔材料的計量秤的秤臺面上覆蓋耐酸腐蝕層，或者計量秤的秤臺面為耐酸腐蝕面；

混料機包括位于上層的多個原輔材料存儲倉，位于中間層的一個中間送料倉和位于底層的多個混料倉，相鄰兩層之間通過送料器連接；中間送料倉能夠沿設定軌道水平移動從而對不同位置的混料倉切換送料，原輔材料存儲倉能夠沿設定軌道水平跟隨中間送料倉移動，從而對不同位置的中間送料倉送料；原輔材料存儲倉，中間送料倉，混料倉和送料器與原輔材料直接接觸的內(nèi)腔面上覆蓋耐酸腐蝕層；

擠出機包括上下平行配置于擠出腔內(nèi)的上擠出軸和下擠出軸，上擠出軸的擠出口通過負壓真空接料桶與下擠出軸的加料口連接；上擠出軸和下擠出軸外露面上覆蓋耐酸腐蝕耐磨層，或者上擠出軸和下擠出軸均為耐酸腐蝕耐磨擠出軸；負壓真空接料桶內(nèi)桶面，擠出腔內(nèi)壁上分別覆蓋耐酸腐蝕層；

烘干窯和煅燒窯為相互獨立的烘干微波隧道窯和煅燒波隧道窯，或者，烘干窯和煅燒窯為烘干煅燒一體式微波隧道窯；窯道內(nèi)側底部沿窯道長度方向鋪設由電機驅(qū)動的傳送帶；窯道內(nèi)還設有負壓排氣管；傳送帶為耐酸腐蝕耐高溫傳送帶，窯道內(nèi)壁覆蓋耐酸腐蝕耐高溫層，或者，窯道整體為耐酸腐蝕耐高溫窯道；負壓排氣管為耐酸腐蝕耐高溫排氣管，或者，負壓排氣管內(nèi)壁覆蓋耐酸腐蝕耐高溫層；

切割機包括左右兩側立式垂直間隔配置的鋸片和水平縱向配置于兩鋸片之間的輸送帶，輸送帶上垂直于輸送帶輸送方向固定催化劑支架，催化劑支架支承面呈開口向上的“V”字形，其開口角度與硝酸系前驅(qū)體SCR催化劑的外形相匹配；硝酸系前驅(qū)體SCR催化劑兩端外露于鋸片外側，正對硝酸系前驅(qū)體SCR催化劑兩端，在兩鋸片外側配置負壓吸塵風管；催化劑支架支承面和負壓吸塵風管內(nèi)壁上分別覆蓋耐酸腐蝕層，或者，催化劑支架為耐酸腐蝕支架，負壓吸塵風管整體為耐酸腐蝕風管；鋸片為耐酸腐蝕鋸片。

考慮到硝酸系前驅(qū)體SCR催化劑的原輔材料本身，擠出胚體，烘干、煅燒過程中產(chǎn)生的尾氣以及最終的催化劑產(chǎn)品，均具備一定的酸腐蝕性，對加工設備的耐酸腐蝕性提出了較高的要求，無法應用現(xiàn)有的通用加工裝置進行大批量的連續(xù)性制備；此外，考慮到硝酸系前驅(qū)體SCR催化劑的原輔材料都是有一定粒徑的，經(jīng)過混料設備混料后，通過擠出軸把料擠出的過程中，原輔材料料與軸之間的不斷摩擦，長時間擠出，擠出軸會出現(xiàn)鈍化，毛糙，變薄等問題，因此擠出設備還需兼具較高的耐磨性以降低了維修更換的頻率；考慮到硝酸系前驅(qū)體SCR催化劑擠出胚體的烘干溫度要達到60～120℃左右、煅燒溫度要達到350～700℃左右，并且排出的尾氣溫度在200℃左右，因此烘干、煅燒裝置及其排氣管還需要兼具耐高溫的性能。

具體加工時，利用計量秤對硝酸系前驅(qū)體SCR催化劑的各種原輔材料按比例稱重配料；利用混料機將配好的粉狀、粒狀的原輔材料混合均勻，得到塑性泥料，然后常溫密封陳化；陳化后的泥料經(jīng)過帶有蜂窩模具擠出口的擠出機真空擠出，得到蜂窩狀濕胚，擠出機的上擠出軸還具有剪切、混練作用，負壓真空接料桶通過抽真空的卸料方式能起到提高坯料密實度的作用；蜂窩狀濕胚經(jīng)過干燥窯干燥，得到含水量≤3％的胚體；干燥后的胚體煅燒若干小時后得到蜂窩式SCR催化劑，最后再利用切割機對蜂窩式SCR催化劑進行定長切邊。

進一步的，所述耐酸腐蝕層為耐酸腐蝕塑料層，耐酸腐蝕不銹鋼層，耐酸腐蝕陶瓷層或者其它具有類似耐酸腐蝕功能的結構層；所述計量秤的秤臺面為耐酸腐蝕塑料秤臺面，耐酸腐蝕不銹鋼秤臺面，耐酸腐蝕陶瓷秤臺面或者其它具有類似耐酸腐蝕功能的秤臺面；所述催化劑支架為耐酸腐蝕塑料支架，耐酸腐蝕不銹鋼支架，耐酸腐蝕陶瓷支架或者其它具有類似耐酸腐蝕功能的支架；所述負壓吸塵風管為耐酸腐蝕塑料風管，耐酸腐蝕不銹鋼風管，耐酸腐蝕橡膠風管或者其它具有類似耐酸腐蝕功能的風管。常見的耐腐蝕塑料為PTFE(聚四氟乙烯)，PTFE塑料常用于化工生產(chǎn)中，可在強酸強堿下工作較長時間(幾年甚至十幾年)；不銹鋼擁有耐腐蝕性好、耐高溫氧化、焊接性能好、清潔，光潔度高等優(yōu)點；陶瓷的耐酸腐蝕性能優(yōu)越，但受加工限制，只適用于一些比較簡單的結構。

再進一步，所述耐酸腐蝕耐磨層為2205雙相不銹鋼層；所述上擠出軸和下擠出軸為2205雙相不銹鋼擠出軸。雙相不銹鋼2205合金是由21％鉻，2.5％鉬及4.5％鎳氮合金構成的復式不銹鋼。它具有高強度、良好的沖擊韌性以及良好的整體和局部的抗應力腐蝕能力。

再進一步，所述耐酸腐蝕耐高溫層為304不銹鋼層或316L不銹鋼層；所述窯道為304不銹鋼窯道或316L不銹鋼窯道；所述傳送帶為不銹鋼傳送帶；所述負壓排氣管為不銹鋼排氣管。304不銹鋼耐高溫800度，具有加工性能好，韌性高的特點，適用于制作要求良好綜合性能(耐腐蝕和成型性)的設備；316L不銹鋼由于添加Mo，耐腐蝕性能，特別是耐點蝕性能優(yōu)秀，但相對304不銹鋼，價格較高。

再進一步，所述鋸片為不銹鋼鋸片。

再進一步，所述上擠出軸和下擠出軸外露面上涂覆耐磨涂料層。耐磨涂料是一類具有特殊功能的新型功能涂料，其主要耐磨骨料、超微粉體和無機聚合物分散液組合而成，由于采用了耐酸和耐堿的特殊原料，涂層性能穩(wěn)定，不會和介質(zhì)發(fā)生反應，同時耐磨涂料的原料多為高溫合成材料，晶體發(fā)育好，結構完整，不受環(huán)境因素的影響，是最好的惰性材料之一，因而可有效抵御環(huán)境介質(zhì)作用和各種化學腐蝕。

再進一步，所述催化劑支架包括左、右間隔布置的兩個支承架。兩個支承架在兩個鋸片的切割位置附近進行支承，效果更好。

再進一步，所述下擠出軸的擠出腔中、后段內(nèi)沿軸向螺旋盤繞水冷管，所述下擠出軸內(nèi)配置水冷管，所述水冷管中的冷卻水為除鹽軟化水。通過壁冷和軸冷兩種冷卻結構進擠出泥料進行冷卻，防止擠出過程中泥料溫升過高，引起泥料物理性能的變化；除鹽軟化水可以有效預防長期使用過程中普通冷卻水生垢堵塞冷卻水管的現(xiàn)象。

本實用新型的有益效果在于：

1、該裝置基于硝酸系作為前驅(qū)體實現(xiàn)工業(yè)化制備脫硝催化劑的開發(fā)、應用基礎，實現(xiàn)了大批量連續(xù)性工業(yè)化制備；

2、設備的耐酸腐蝕性能優(yōu)越，此外還兼顧了某些加工中的耐高溫，耐磨損的性能；

3、裝置的結構簡單，運行穩(wěn)定，易于實施。

附圖說明

圖1為混料機的一種優(yōu)選結構正視示意圖

圖2為圖1的左視圖

圖3為圖1的俯視圖

圖4為擠出機的一種優(yōu)選結構正視示意圖

圖5為烘干窯和煅燒窯的一種優(yōu)選結構正視示意圖

圖6為切割機的一種優(yōu)選結構正視示意圖

圖7為圖6的右視圖

圖1～7中：1為原輔材料存儲倉，2為中間送料倉，3為混料倉，4為送料器，5為上擠出軸，6為下擠出軸，7為負壓真空接料桶，8為傳送帶，9為窯道，10為鋸片，11為催化劑支架，12為負壓吸塵風管，13為擠出腔，14為水冷管，15為負壓排氣管。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

硝酸系前驅(qū)體SCR催化劑的工業(yè)化制備系統(tǒng)包括順序配置的計量秤，混料機，擠出機，烘干窯，煅燒窯，切割機。

計量秤的秤臺面為耐酸腐蝕不銹鋼秤臺面，由于其結構比較簡單，不再附圖示意。

如圖1～3所示，混料機包括位于上層的3個原輔材料存儲倉1，位于中間層的一個中間送料倉2和位于底層的4個混料倉3，相鄰兩層之間通過送料器4連接；中間送料倉2能夠沿設定軌道水平移動從而對其下方不同位置的混料倉3切換送料，原輔材料存儲倉1能夠沿設定軌道水平跟隨中間送料倉2移動，從而對不同位置的中間送料倉2送料；原輔材料存儲倉1，中間送料倉2，混料倉3和送料器4與原輔材料直接接觸的內(nèi)腔面上覆蓋不銹鋼耐酸腐蝕層。

如圖4所示，擠出機包括上下平行配置于擠出腔13內(nèi)的上擠出軸5和下擠出軸6，上擠出軸5的擠出口通過負壓真空接料桶7與下擠出軸6的加料口連接；上擠出軸5和下擠出軸6均為外露面上涂覆了耐磨涂料層的2205雙相不銹鋼擠出軸；負壓真空接料桶7內(nèi)桶面，擠出腔13內(nèi)壁上分別覆蓋耐酸腐蝕不銹鋼層；下擠出軸6的擠出腔13中、后段內(nèi)沿軸向螺旋盤繞水冷管14，下擠出軸6內(nèi)配置水冷管14，水冷管14中的冷卻水為除鹽軟化水。

如圖5所示，烘干窯和煅燒窯為烘干煅燒一體式微波隧道窯；窯道9為兩段式，沿從左往右的輸送方向，分別為烘干窯道和煅燒窯道；窯道9內(nèi)側底部沿窯道長度方向鋪設由電機驅(qū)動的傳送帶8；窯道9內(nèi)還設有負壓排氣管15；傳送帶8為耐酸腐蝕耐高溫傳送帶，窯道9整體為耐酸腐蝕耐高溫的304不銹鋼窯道或316L不銹鋼窯道；負壓排氣管15為耐酸腐蝕耐高溫排氣管。

如圖6～7所示，切割機包括左右兩側立式垂直間隔配置的鋸片10和水平縱向配置于兩鋸片10之間的輸送帶，輸送帶上垂直于輸送帶輸送方向固定催化劑支架11，催化劑支架11支承面呈開口向上的“V”字形，其開口角度與硝酸系前驅(qū)體SCR催化劑的外形相匹配，催化劑支架11包括左、右間隔布置的兩個支承架，分別與兩側鋸片10對應；硝酸系前驅(qū)體SCR催化劑兩端外露于鋸片10外側，正對硝酸系前驅(qū)體SCR催化劑兩端，在兩鋸片10外側配置負壓吸塵風管12，將切割過程中產(chǎn)生的粉末抽吸收納，避免污染加工環(huán)境；催化劑支架11為耐酸腐蝕不銹鋼支架，負壓吸塵風管12整體為耐酸腐蝕塑料風管；鋸片10為耐酸腐蝕不銹鋼鋸片。

具體加工時，利用計量秤對硝酸系前驅(qū)體SCR催化劑的各種原輔材料按比例稱重配料；利用混料機將配好的粉狀、粒狀的原輔材料混合均勻，得到塑性泥料，然后常溫密封陳化；陳化后的泥料經(jīng)過帶有蜂窩模具擠出口的擠出機真空擠出，得到蜂窩狀濕胚，擠出機的上擠出軸還具有剪切、混練作用，負壓真空接料桶通過抽真空的卸料方式能起到提高坯料密實度的作用；蜂窩狀濕胚經(jīng)過干燥窯干燥，得到含水量≤3％的胚體；干燥后的胚體煅燒若干小時后得到蜂窩式SCR催化劑，最后再利用切割機對蜂窩式SCR催化劑進行定長切邊。